Ringkasan Materi Kelas 11 : Fluida Dinamis

sumber : www.canva.com

Fluida dinamis juga disebut fluida bergerak atau fluida yang mengalir. Gerakan fluida ini sangat unik dan belum dapat dipahami, karena itu dalam membahas gerakan fluida maka kita hanya akan menganggap fluida ideal.

SIFAT-SIFAT FLUIDA IDEAL :

Tidak kompresibel (tidak termampatkan), artinya tidak mengalami perubahan volume atau massa jenis ketika ditekan. zat cair adalah contoh fluida yang tidak kompresibel sedangkan gas atau udara termasuk kompresibel (termampatkan). Pada kondisi tertentu, pemampatan gas dapat diabaikan sehingga kita dapat menganggap udara sebagai fluida tak terkompresibel

Tidak kental (viskositasnya nol) artinya tidak mengalami hambatan ketika bergerak.

Alirannya tunak artinya kecepatan fluida pada tiap titik tidak berubah dari waktu ke waktu.

Tidak rotasional (tidak berotasi / tidak berputar). Namun pada hakikatnya fluida bersifat rotasional, karena fluida mengalami gesekan, gesekan inilah yang menyebabkan benda berputar.

ALIRAN GARIS ARUS

Dalam aliran tunak kecepatan fluida pada suatu titik adalah tetap. Perhatikan gambar di bawah ini :

Perhatikan titik A di dalam fluida, tiap partikel yang sampai ke titik A akan mempunyai laju dan bergerak dengan arah yang sama, begitu juga dengan titik B dan C. Jika kita ikuti gerakan satu partikel, maka kita akan mendapatkan lengkungan seperti gambar di atas. Tiap partikel yang sampai pada titik A akan meneruskan geraknya pada jalan yang sama. Lengkungan gerak partikel fluida ini disebut dengan garis alir.

DEBIT ALIRAN

merupakan jumlah fluida(volume fluida) yang mengalir tiap sekon.

PERSAMAAN KONTINUITAS

“ Perkalian luas penampang dan kecepatan fluida pada setiap titik pada suatu tabung alir adalah konstan”

Contoh soal 1 :

Kecepatan rata-rata aliran minyak pada sebuah pipa yang berdiameter 3 cm adalah 2 m/s. Hitung jumlah minyak yang mengalir tiap detik, jika pipa tersebut dialirkan dalam tangki yang bervolume 40 liter dan hitung setelah berapa detik tangki penuh ?

jawab :

contoh soal 2 :

Pipa yang luas penampangnya 5 cm² mempunyai keran dengan luas 0,5 cm². Kecepatan zat cair yang mengalir pada pipa adalah 4 m/s. Banyaknya air yang keluar selama 10 menit apabila keran dibuka adalah …

jawab :

PERSAMAAN BERNOULLI

Persamaan Bernoulli menjelaskan bahwa adanya kenaikan kecepatan alir dari suatu fluida mengakibatkan penurunan tekanan pada fluida tersebut.

contoh soal

Pipa berjari-jari 15 cm disambung dengan pipa lainberjari-jari 5 cm, keduanya dalam posisi horizontal. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar adalah 1 m/s pada tekanan 10⁵ N/m, maka tekanan pada pipa yang kecil adalah … (massa jenis air = 1 gr/cm³)

Jawab :

Karena pipa mendatar maka h₁ = h₂. Dari persamaan bernoulli maka :

PENERAPAN HUKUM BERNOULLI

Contoh penerapan hukum Bernoulli dalam kehidupan sehari -hari antara lain :

Gaya angkat pesawat terbang
Karburator mobil /motor
Penyemprot nyamuk
Tabung venturimeter
Tabung pitot
Masalah kebocoran tangki

1. TABUNG VENTURIMETER

CONTOH SOAL : 1

Perhatikan gambar berikut ini. Air mengalir melalui venturimeter seperti ditunjukkan oleh gambar. Jika diameter pipa 1 = 2x diameter pipa 2 dan beda ketinggian zat cair dalam tabung 1 dan 2 = 10 cm, maka kecepatan aliran air pada pipa 1 adalah …

contoh soal 2 :

Air mengalir melalui sebuah pipa mendatar dengan kelajuan 4 m/s dan tekanan 4 atm. Pipa tersebut menyempit sehingga diameternya mengecil menjadi ½ kali semula. Besar tekanan air pada bagian pipa ini adalah ...

jawab :

2. TABUNG VENTURIMETER DENGAN MANOMETER

sumber : ilmuberkelas.blogspot.com

3. TABUNG PITOT

Tabung pitot merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran suatu gas.

4. GAYA ANGKAT SAYAP PESAWAT TERBANG

Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan yang melalui sayap pesawat.

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang tajam dan sisi atas yang lebih melengkung dari sisi bawah. Bentuk ini membuat kecepatan aliran melalui sisi bagian atas lebih besar daripada sisi bawah. Akibatnya tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada tekanan udara di atas pesawat. Perbedaan tekanan inilah yang mengakibatkan terjadinya gaya angkat pesawat.